PARTES Y ESFUERZOS

• Muñequillas: son las zonas cilíndricas por donde se conectan las bielas.
• Apoyos: zonas cilíndricas que sirven de apoyo y de puntos de transmisión de fuerzas a la bancada.
• Palas: son placas que unen las muñequillas con los apoyos.
• Contrapesos: son las masas que equilibran dinámicamente el conjunto pistón-bulón-biela-cigueñal. Pueden ser integrales o postizos (atornillados)

      El cigueñal soporta varios esfuerzos.

• Fuerzas transmitidas por las bielas: por la combustión y la inercia del conjunto pistón-bulón-biela.
• Fuerzas debidas al cigueñal: inercia y vibraciones torsionales.
• Otras: momentos por el accionamiento de elementos auxiliares (distribución, bomba de aceite, de inyección...) que van conectados a la nariz del cigueñal.

      Estos esfuerzos hacen que el cigueñal trabaje a flexión y a torsión, pero debido a la alternancia de los esfuerzos que intervienen el cálculo se hace a fátiga. Hay que determinar las velocidades de rotación a las que el cigueñal entra en resonancia, éstas velocidades críticas tienen que estar lejos del funcionamiento normal del motor.
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DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS Y TIPO DE MOTOR

La biela puede coger una geometría muy particular cuando se trata de motores en los que la munequilla del cigueñal debe servir  de soporte varias cabezas.

• Biela maestra (principal) y bieleta: muy usada en motores en V y en estrella. La biela principal lleva en su parte lateral , junto a la cabeza, el alojamiento para un bulón que permite su conexión con una bieleta de la que recibirá los esfuerzos de otro cilindro. Las carreras de los pistones que conectan son distintas.
• Montaje en horquilla: el punto de anclaje de ambas bielas se desplaza al eje de la cabeza, por lo que la carrera que determinan es idéntica. La biela principal dispone en la zona de la cabeza un casquillo cilíndrico que sobresale y sirve de bulón de conexión con la otra biela, que tiene forma de horquilla para mantener el mismo plano de giro.
• Bielas gemelas: son bielas idénticas que se ponen una a continuación de la otra sobre la misma muñequilla del cigueñal. Este sistema hace que los planos de rotación de ambas bielas estén ligeramente desplazados, aumentando la longitud del bloque.

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FORMA DE EJECUCIÓN DEL PIE DE LA BIELA

De su forma dependerá la magnitud de las tensiones de contacto entre los elementos del conjunto pistón-bulón-biela. Según la carga mecánica tendremos:

• Pie de biela recto: cuando no hay mucha carga mecánica.
• Pie de biela trapecial: en motores sobrealimentados sometidos a grandes presiones de combustión. Persigue reducir tensiones mecánicas originadas por la combustión, aumentando el área de transmisión del esfuerzo tanto entre el pistón y el bulón como entre el bulón y la biela. Se consigue disminuir la flexión del bulón al aplicar el pistón más centradas las fuerzas.

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FORMA Y PARTICIÓN DE LA BIELA

Hay que hacer una partición porque hay que enganchar el cigueñal, que depende del montaje y del desmontaje. Cuando el ancho de la biela es mayor que el diámetro del cilindro, hay que hacer una partición inclinada si queremos desmontar el pistón sin desmontar el cigueñal. Hay 2 formas de partición.

• Partición recta: cuando el tamaño de la biela no impide su desmontaje a través del cilindro.
• Partición oblicua: cuando la biela no puede pasar a través del cilindro. Obliga al mecanizado de dentados en la superficie del asiento de ambas partes, evitando el deslizamiento de las mismas.
• Partición por fractura: con un láser se realiza una fractura.

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MATERIAL

• Aceros aleados y al carbono: se fabrica por forja, es muy resistente pero pesa mucho.
• Fundición nodular: son más baratas, pero son menos resistentes y pesan menos o igual.
• Aleaciones ligeras:  se fabrican por fundición, tiener menor resistencia y mayor coste, pero menor densidad, reduciendo inercias. Idóneas para motores que giran a alta velocidad.

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DISEÑO

      MATERIAL

      FORMA Y PARTICIÓN DE LA BIELA

      FORMA DE EJECUCIÓN DEL PIE DE LA BIELA

      DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS Y TIPO DE MOTOR

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PARTES Y ESFUERZOS

• Cabeza de biela: zona más ancha, por donde se realiza la unión con el cigueñal.
• Cuerpo de biela o caña: parte central que conecta la cabeza y el pie. Tiene forma de doblt T para soportar el pandeo, y radios de acuerdo para evitar concentración de tensiones.
• Pie de biela: parte más estrecha por dónde se une al pistón mediante el bulón.

     Los esfuerzos más importantes son los de compresión debidos a la combustión  debidos a la combustión (cálculo a pandeo), los de tracción debidos a la aceleración longitudinal del conjunto biela-pistón, y esfuerzos de flexión debidos a la aceleración transversal.

     La sección de la caña se diseñará para que tenga la resistencia suficiente con la mínima masa, para disminuir la inercia.

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